一种烧结点火装置及点火方法与流程

本发明涉及高炉炼铁
技术领域：
，更具体地说，涉及一种烧结点火装置及点火方法。
背景技术：
：烧结工序是钢铁生产的耗能大户，主要包括固体燃耗、煤气燃耗、电耗，其中固体燃料消耗约占75％，电耗约占15％，煤气消耗约占6％。在烧结过程中，点火的目的是提供混合料表层足够的热量，使其中的固体燃料着火燃烧，同时使表层混合料在点火器内的高温烟气作用下干燥、脱碳和烧结，并借助于抽风使烧结过程自上而下持续进行。点火装置的构造及形式对点火操作的好坏影响极大，继而直接影响了烧结矿产质量及其能源消耗。现有的烧结点火装置一般由点火段和保温段两部分组成，点火段和保温段之间由一个耐火砖墙进行隔离。但实际生产时点火段的高温烟气极易大量流失到保温段，造成不必要的热损失，最终增加了煤气消耗，提高了企业生产成本。经检索，申请公布号为“CN102798291A”、“CN104807326A”的专利，均提出了在点火段前端或者在点火段和保温段之间设置一道柔性气体幕墙，使点火前端或者点火段与保温段之间形成相互独立空间的点火炉。上述申请案中的气体幕墙是通过安装在烧结点火炉上的鼓风机鼓吹冷空气形成，此种气体幕墙虽然一定程度上解决了点火段与保温段之间热烟气对流的问题，但是由于鼓吹的气体是冷空气，不可避免降低料面温度，损失部分热量，且气流容易发生脉动，导致在料面上形成的气体幕墙不均一，隔离效果不显著，仍需要进一步优化。烧结点火炉烧嘴的布置设计对点火操作的质量也存在较大影响，首先目前烧嘴的结构设计使得煤气的燃烧效率及燃烧速度不能有效提高，节能效果不显著；其次，现有烧结点火炉的烧嘴多为两排或多排，都是布置在距料面相同高度的同一水平面上，烧结机台车的边缘效应容易导致烧结机台车两侧供热不足、部分料层表面的碳难以点着，以及烧结矿沿台车宽度方向质量不均一的问题。经检索，专利号“ZL2009200200178”的申请案公开了中间烧嘴呈直线排列，靠近两端的烧嘴呈弧形排列，保证烧结料沿台车宽度方向上同时到达终点的方案。申请公布号为“CN104807326A”的专利则提出了在点火段炉顶增设一排以上的备用烧嘴，备用烧嘴比点火段正常烧嘴离正常料面的距离小，料面下降时使用备用烧嘴，达到烧嘴适应料面变化，始终保持最佳点火距离、降低煤气消耗的方案。但该备用烧嘴长期在炉膛中高温烘烤，极易损坏，且正常烧嘴和备用烧嘴的转换使用较为繁琐。专利号“ZL892092181”公开了一种幕帘式点火器，火焰长度可借一次、二次风量的比例调节，火焰长度的调节是烧结点火炉行业内常规做法，但是实践证明火焰能够拉长的距离较短，而且煤气消耗高。综上所述，目前的烧结点火装置虽然种类繁多，设计各异，但普遍存在点火质量不高，继而导致烧结能源消耗较高、烧结矿产质量受限的不足，如何有效提高烧结矿产质量并合理降低其能源消耗成为行业内发展的主要方向。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种烧结点火装置及点火方法，本发明的点火装置可优化点火燃料在整个烧结料面的分布，并有助于降低点火燃料的消耗，利用该点火装置进行的点火方法则可明显提高点火效果，均衡烧结机各处烧结料点火质量，从而改善烧结矿产质量，并达到节能环保的生产工艺要求。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种烧结点火装置，包括点火炉，还包括煤气进气管和热风进气管，所述点火炉的点火段炉顶上设置有一排烧嘴，每个烧嘴与煤气进气管和热风进气管分别相连通；所述点火炉点火段炉顶的前、后端上均设置有隔离室，该隔离室与热风进气管相连通；所述点火炉底部设置有风箱，其中位于烧嘴正下方的风箱内设置有阻流板。进一步地，上述的一排烧嘴呈中部直线、两侧弧线分布，中部的烧嘴呈直线型均匀间隔排列，靠近烧结机台车两侧的烧嘴呈弧形排列，且两侧烧嘴距离烧结料表面的高度小于中部烧嘴距离烧结料表面的高度。进一步地，所述风箱为漏斗形，风箱在阻流板安装位置处的截面积为S，阻流板的上表面面积则为40％～60％S。进一步地，所述风箱内在阻流板下方还设置有翻板阀。进一步地，所述点火炉的点火段炉顶上设置有保温层，烧嘴的出气端嵌于该保温层内，且嵌入深度为15～25mm。进一步地，所述烧嘴内部设置有一中心腔体，该中心腔体的内部为煤气通道，该中心腔体的外壁与烧嘴的外壁之间围成空气通道，该中心腔体的外壁与烧嘴的外壁上均设置有旋流片，旋流片沿通道内空气的流动方向倾斜设置，中心腔体外壁上的旋流片与烧嘴外壁上的旋流片依次交错排列。进一步地，所述煤气进气管包括煤气总管，该煤气总管与煤气主管相连通，煤气主管上设置有多个煤气分管，每个煤气分管上均设置有煤气分配器，该煤气分配器上连通有多个煤气支管，每个煤气支管与烧嘴的煤气通道对应连通。进一步地，所述热风进气管包括热风源管道，该热风源管道的一端依次穿过风机和沉降除尘室，最终与环冷机的排放烟囱相连通，热风源管道的另一端上设置有三根热风分管；其中两根热风分管分别与点火段炉顶前、后端的隔离室对应连通，另一根热风分管上设置有多个热风支管，每个热风支管与烧嘴的空气通道对应连通。进一步地，所述隔离室包括与热风分管相连通的通气孔，该通气孔延伸至点火炉的炉顶内壁，且通气孔的底部设置有缓冲室，该缓冲室的底部开设有长条状的喷口，热风分管中的热风经通气孔进入缓冲室，并最终由喷口喷出。本发明的一种烧结点火方法，使用如上所述的烧结点火装置，步骤如下：步骤一、点火炉内预热，热风源管道从环冷机的排放烟囱内抽取温度为130℃～300℃的高温烟气，烟气依次经沉降除尘室和风机进行净化处理和加压，一部分高温烟气经热风分管送入隔离室，一部分高温烟气经热风支管送入每个烧嘴的空气通道，对点火炉内的烧结料进行预热；步骤二、隔离室内的高温烟气经缓冲室缓冲后由喷口喷出，并与烧结料的表面相接触，在点火段的前、后端形成热风隔离墙；步骤三、煤气总管内通入点火用煤气，煤气先经煤气主管进入煤气分管，再由煤气分配器进行均匀分配后，经煤气支管送入每个烧嘴的煤气通道，即可对烧嘴进行负压点火，点火时点火炉底部的风箱始终进行抽风助燃。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本发明的一种烧结点火方法，既可优化点火燃料在整个烧结料表面的分布，提高点火效果，均衡烧结机各处烧结料点火质量，改善烧结矿产质量，又可对环冷机高温烟气进行余热回收利用，还可提高点火效果，降低点火燃料的消耗，有助于达到节能环保的生产工艺要求。(2)本发明的一种烧结点火装置，点火段炉顶上垂直布置有一排烧嘴，中间的烧嘴呈直线型均匀间隔排列，靠近烧结机台车两侧的烧嘴呈弧形排列，且弧形排列的烧嘴距离烧结料的高度比中间的烧嘴要低，能有效优化点火燃料在整个烧结料表面的分布，避免烧结机台车两侧供热不足、部分料层表面难以点着的问题，提高点火效果，均衡烧结机各处烧结料点火质量。(3)本发明的一种烧结点火装置，烧嘴内部设置有一中心腔体，该中心腔体的内部为煤气通道，该中心腔体的外壁与烧嘴的外壁之间围成空气通道，可以通入热风空气与煤气混合，该中心腔体的外壁与烧嘴的外壁上均设置有旋流片，旋流片沿通道内空气的流动方向倾斜设置，中心腔体外壁上的旋流片与烧嘴外壁上的旋流片依次交错排列，此种结构设计可以加强热风空气与煤气的均匀混合，防止烧嘴堵塞，有效提高煤气的燃烧效率及燃烧速度，提高炉膛点火温度，降低煤气消耗。(4)本发明的一种烧结点火装置，位于烧嘴正下方的风箱内设置有阻流板和翻板阀，翻板阀位于阻流板下方，通过阻流板和翻板阀的配合可以有效降低烧嘴下方点火区域的抽风面积和抽风量，实现点火区域的低负压点火，在点火时使烧结机台面风量分布更合理，降低抽风机电耗，并能使高温焰炬与烧结料充分均匀接触，热量集中，烧结料层可以充分燃烧，且煤气消耗量大幅减少，点火质量较高。(5)本发明的一种烧结点火装置，点火炉的点火段前、后端炉顶上分别设置有隔离室，用于在点火段前、后端喷出高温烟气，形成均一、稳定的热风隔离墙，并与烧结料面软接触，该热风隔离墙可有效避免点火段的高温烟气流失到保温段，减少由于热损失造成更多不必要的煤气消耗。(6)本发明的一种烧结点火装置，隔离室包括通气孔、缓冲室和喷口，经降尘净化处理、加压后的高温烟气经通气孔进入缓冲室，减少气流脉动后由喷口稳定喷出，形成的柔性热风隔离墙均衡稳定，并与烧结料面软接触，有效避免气体幕墙不均一、隔离效果不稳定的问题。附图说明图1为本发明的一种烧结点火装置的结构示意图；图2为本发明中点火炉的放大结构示意图；图3为图1中A-A截面图；图4为图1中B-B截面图；图5为图1中C-C截面图；图6为本发明中烧嘴的内部结构示意图。示意图中的标号说明：1、环冷机；2、排放烟囱；3、沉降除尘室；4、风机；5、热风源管道；6、点火炉；7、烧嘴；8、隔离室；9、烧结料；10、旋流片；11、缓冲室；12、通气孔；13、喷口；14、阻流板；15、风箱；16、热风分管；17、热风支管；18、第一流量调节阀；19、煤气总管；20、煤气切断阀；21、煤气主管；22、第二流量调节阀；23、煤气分管；24、煤气分配器；25、翻板阀；26、煤气支管。具体实施方式为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。下面结合实施例对本发明作进一步的描述。实施例1如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例的一种烧结点火装置，包括点火炉6、煤气进气管和热风进气管，点火炉6包括点火段和保温段，其中点火段的前、后端炉顶上分别设置有隔离室8，该隔离室8与热风进气管相连通。点火炉6点火段炉顶上垂直布置有一排烧嘴7，如图2所示共设置有12个烧嘴，中间的八个烧嘴7呈直线型均匀间隔排列，靠近烧结机台车两侧的后两个烧嘴7呈弧形排列，且两侧的烧嘴7距离烧结料9表面的高度比中间的烧嘴7低10～20mm，具体在本实施例中两侧的烧嘴7距离烧结料9表面的高度比中间的烧嘴7低10mm。本实施例中点火段炉顶上设置有保温层，烧嘴7的出气端嵌于该保温层内，且嵌入深度为15mm。烧嘴7嵌入保温层内，并不伸入炉膛内部，可以有效避免燃烧火焰对烧嘴7的烘烤损害。本实施例中的烧嘴7布置在距离烧结料9不同高度的不同水平面上，且两侧的烧嘴7呈弧形分布，单排烧嘴7即可满足点火需求，且能有效优化点火燃料在整个烧结料面的分布，避免烧结机台车两侧供热不足、部分料层表面难以点着的问题，提高点火效果，均衡烧结机各处烧结料点火质量。本实施例中烧嘴7内部设置有一中心腔体，该中心腔体的内部为供煤气通过的煤气通道，该中心腔体的外壁与烧嘴7的外壁之间围成供助燃空气通过的空气通道，煤气通道与煤气进气管相连通，空气通道与热风进气管相连通；值得说明的是，该中心腔体的外壁与烧嘴7的外壁上均设置有旋流片10，旋流片10沿通道内空气的流动方向倾斜设置，中心腔体外壁上的旋流片10与烧嘴7外壁上的旋流片10依次交错排列，如图6所示，旋流片10采用此种前后双错式排列，可以加强热风空气与煤气的均匀混合，防止烧嘴7堵塞，有效提高煤气的燃烧效率及燃烧速度，提高炉膛点火温度，降低煤气消耗。本实施例中的煤气进气管包括煤气总管19，如图3所示，该煤气总管19与煤气主管21相连通，且煤气总管19与煤气主管21之间设置有煤气切断阀20和第二流量调节阀22，便于控制调节煤气的流通与流量；煤气主管21上设置有多个煤气分管23，每个煤气分管23上均设置有煤气分配器24，该煤气分配器24上连通有多个煤气支管26，每个煤气支管26与烧嘴7内的煤气通道对应连通，用于向烧嘴7内通入煤气，且每个煤气支管26的煤气通入量都可以得到有效控制，合理保障多个烧嘴7内煤气通入量的均衡。本实施例中的热风进气管包括热风源管道5，热风源管道5内部设有防腐、耐磨层，外部设置有保温隔热层，使用性能优良，如图1、图2所示，该热风源管道5的一端依次穿过风机4和沉降除尘室3，最终与环冷机1的排放烟囱2相连通，热风源管道5的另一端上设置有三根热风分管16，热风源管道5与热风分管16之间设置有第一流量调节阀18，便于控制热风流量；其中两根热风分管16分别对应与点火段炉顶前、后端的隔离室8相连通，另一根热风分管16上设置有多个热风支管17，每个热风支管17与烧嘴7内的空气通道对应连通。点火炉6底部设置有多个抽风用的风箱15，多个风箱15分别与抽风总管相连通，抽风总管与抽风机相连，风箱15的设计是对点火炉6内进行抽风，保持点火炉6内的负压状态，加快物料烧结速率，提高烧结能力。值得说明的是，本实施例中位于烧嘴7正下方的风箱15内设置有阻流板14，风箱15为漏斗形结构，阻流板14安装于风箱15的漏斗结构内部，风箱15在该安装位置处的截面积为S，阻流板14的上表面面积则为40％S(本实施例中阻流板14为长方体板状结构)，即使得阻流板14的阻风面积占风箱15通风面积的40％，该风箱15内还设置有翻板阀25，翻板阀25位于阻流板14下方，本实施例通过阻流板14和翻板阀25的配合可以有效降低烧嘴7下方点火区域的抽风面积和抽风量，实现点火区域的低负压点火，风箱15的抽风负压对点火质量有极大影响，抽风负压过高，点火抽力越大，容易将烧结料9抽紧，烧结速率降低，且负压越高，点火深度越深，燃烧带越宽，点火热量很快被抽走，难以集中，导致点火质量低且煤气用量大，增加了能耗，严重影响烧结质量。为实现高质量的低负压点火，行业内也有采用通过设置翻板阀25来调节抽风负压的，但发明人在生产实践中发现通过翻板阀25的开度来控制抽风面积、调节抽风负压的效果并不理想，翻板阀25的开度大小难以精确控制，且抽风散料容易导致抽风口堵塞。发明人在翻板阀25上方还设置有阻流板14，阻流板14固定在风箱15内，阻流板14的长度与烧结台车宽度相当，且阻流板14的阻风面积占风箱15通风面积的40％，阻流板14的本身设计已有效减少了风箱15的抽风面积，降低了点火区域下方风箱15内的风量，降低了点火炉6内压力，即使翻板阀25全开也能实现低负压点火，更不会出现抽风口堵塞现象。阻流板14和翻板阀25相配合更有助于提高挡风效果，在点火时使烧结机台面风量分布更合理，降低抽风机电耗。风流被阻流板14阻挡后从其两侧边缘向下流动，一部分经翻板阀25的开口处被直接抽走，一部分被倾斜的翻板阀25阻挡在翻板阀25上部，在抽风力下发生气流扰动，有助于进一步减缓抽风速率，保障点火区域内低负压环境的形成。采用此种结构设计，使得点火时火焰长度适宜，高温焰炬与烧结料9充分均匀接触，热量集中，烧结料9可以充分燃烧，且煤气消耗量大幅减少，点火质量较高。本实施例的一种烧结点火方法，步骤如下：步骤一、首先对点火炉6进行预热，热风源管道5从环冷机1的排放烟囱2内抽取温度为130℃～300℃的高温烟气，烟气依次经沉降除尘室3和风机4进行净化处理和加压，一部分高温烟气经热风分管16送入隔离室8，一部分高温烟气经热风支管17送入每个烧嘴7的空气通道，对点火炉6内的烧结料9进行预热；步骤二、隔离室8内的高温烟气喷出与烧结料9的表面相接触，在点火段的前、后端形成热风隔离墙；步骤三、煤气总管19内通入点火用煤气，煤气先经煤气主管21进入煤气分管23，再由煤气分配器24进行均匀分配后，经煤气支管26送入每个烧嘴7的煤气通道，即可对烧嘴7进行负压点火，点火时点火炉6底部的风箱15始终进行抽风助燃。此种点火方法即可减少对传统冷空气加热装置的投入，又可对环冷机1高温烟气进行余热回收利用，还可降低点火燃料的消耗，有助于实现节能环保的生产工艺要求。本实施例采用热风进行干燥预热效果好，不含水分，不易过湿，提高了烧结料层的透气性和温度，能有效节省后续燃烧能源，烧结效果好；且采用热风助燃能有效保证燃料充分燃烧、活化燃烧过程，还可为炉膛提供一定数量的物量热，升高炉温，且热风源经沉降除尘室3能有效净化废气中粉尘颗粒，避免对设备维护产生不利影响。本实施例的点火方法适用于使用不同热值的高炉煤气、混合煤气、焦炉煤气等气体燃料的烧结点火工艺。本实施例中点火炉6的点火段前、后端炉顶上分别设置有隔离室8，该隔离室8采用耐热钢制成，用于在点火段前、后端喷出高温烟气，形成均一、稳定的热风隔离墙，并与烧结料面软接触，该热风隔离墙不仅解决了点火段和保温段之间热烟气对流的问题，前、后置的热风隔离墙还具有热风干燥预热和保温功能，且由于其占用空间小，可避免因预热干燥段过长而占用有效烧结面积，同时也能够解决点火段的火焰从进口端喷出而烧损机头布料设备的问题。实施例2如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例的一种烧结点火装置，其基本结构同实施例1，所不同的是本实施例中点火炉6的长度占烧结机本体长度的14％～20％，其点火段炉顶距烧结料9表面的高度为800～900mm，前、后端的隔离室8与中心烧嘴7的距离分别为800～1000mm、1300～1500mm。本实施例中的隔离室8包括与热风分管16相连的通气孔12，该通气孔12延伸至点火炉6的炉顶内壁，且通气孔12的底部设置有缓冲室11，该缓冲室11的底部开设有长条状的喷口13，喷口13形成一道狭缝，热风经通气孔12进入缓冲室11，并最终由喷口13喷出形成热风隔离墙。如图4、图5所示，隔离室8包括多个独立设置的通气孔12和缓冲室11，经降尘净化处理、加压后的高温烟气经通气孔12进入缓冲室11，减少气流脉动后由喷口13稳定喷出，形成的柔性热风隔离墙均衡稳定，并与烧结料9表面软接触，有效避免气体幕墙不均一、隔离效果不稳定的问题。缓冲室11沿烧结台车宽度截面呈矩形，该矩形的长度与点火段炉膛宽度相当，矩形的宽度为10～50mm。缓冲室11的个数依据烧结台车的宽度而定，本实施例中设置为4个，且缓冲室11的高度为30～45mm；喷口13的长度与点火炉6的炉膛相当，喷口13的宽度为10～50mm，该喷口13为一体式结构，并设有加强筋板。本实施例的点火装置占用空间小，采用该装置的点火方法既可优化点火燃料在整个烧结料面的分布，提高点火效果，均衡烧结机各处烧结料点火质量，改善烧结矿产质量，又可对环冷机1高温烟气进行余热回收利用，还可提高点火效果，降低点火燃料的消耗，达到节能环保的生产工艺要求。下面以某钢厂105m2烧结机应用本实施例开发的点火装置及点火方法为例，以实施前后半年的生产情况为依据进行实施效果说明：表1为实施前后半年的日生产指标平均值，具体如下：表1本发明装置实施前、后各生产指标变化情况点火温度煤气流量空气流量废气温度风机电流转鼓指数烧结矿返矿率℃m3/hm3/h℃A％％应用前1047815416211821372.6110.06应用后1063570269312120072.349.17差值16-245-14693-13-0.27-0.89注：以上各指标为装置实施前、后一个月的日生产指标平均值。采用本实施例的点火装置后，单排烧嘴7设置在距烧结料9不同高度的不同水平面上，使烧结料9表面点火强度更加充足、均匀，没有“黄带”出现；采用热风助燃点火，且点火段前、后端设置均一、稳定的热风隔离墙，显著提高了点火效果，降低煤气消耗，如表1所示，点火温度提高16℃，煤气流量降低245m3/h；阻流板14和翻板阀25的配合设计使点火时烧结机台面风量分布更合理，风机电耗降低，空气流量降低1469m3/h，风机电流降低13A；采用本发明的点火方法，烧结矿产量得到明显提升，烧结矿返矿率降低0.89个百分点。本实施例的点火方法产生的直接经济效益如下：节约煤气：365×24h×90％×245m3/h＝1931580m3节约电耗：365×24h×90％×13A×10000V÷1000＝1024920千瓦时煤气价格按0.44元/m3、电价按0.6元/千瓦时计算，年降低成本：1931580m3×0.44元/m3+1024920千瓦时×0.6元/千瓦时＝146.48万元，若推广应用，其直接经济效益极为显著。实施例3如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例的一种烧结点火装置，其基本结构同实施例2，所不同的是本实施例中弧形排列的烧嘴7距离烧结料9表面的高度比中间的烧嘴7低20mm；烧嘴7的出气端嵌于该保温层内，且嵌入深度为25mm；风箱15在阻流板14安装位置处的截面积为S，阻流板14的上表面面积为60％S，即阻流板14的阻风面积占风箱15通风面积的60％；隔离室8采用耐热不锈钢制成。实施例4如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例的一种烧结点火装置，其基本结构同实施例2，所不同的是本实施例中弧形排列的烧嘴7距离烧结料9的高度比中间的烧嘴7低15mm；烧嘴7的出气端嵌于该保温层内，且嵌入深度为20mm；风箱15在阻流板14安装位置处的截面积为S，阻流板14的上表面面积为50％S，即阻流板14的阻风面积占风箱15通风面积的50％。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3